MATERIAÅY ELEKTRONICZNE ELECTRONIC MATERIALS ... - ITME
MATERIAÅY ELEKTRONICZNE ELECTRONIC MATERIALS ... - ITME
MATERIAÅY ELEKTRONICZNE ELECTRONIC MATERIALS ... - ITME
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
J. Sarnecki<br />
kość użyteczną do przewidywania składu warstw<br />
w codziennej praktyce technologicznej, nie zaś jako<br />
bezwzględnie wyznaczoną stałą. Uwaga ta dotyczy<br />
również współczynników segregacji jonów prazeodymu<br />
k ┴ czy galu Pr k┴ . Wartość współczynnika<br />
Ga<br />
segregacji jonów prazeodymu k ┴ = 0,12 – 0,13 jest<br />
Pr<br />
zawyżona ze wspomnianych wyżej powodów. Dla<br />
procesów wyciągania monokryształów Pr: YAG metodą<br />
Czochralskiego przyjmuje się k Pr<br />
≈ 0,1. Współczynnik<br />
segregacji jonów galu k Ga<br />
obliczony ze składu<br />
wyjściowego i składu warstwy Nd,Yb,Ga:YAG<br />
zamieszczonego w pracy [22] wynosi ~ 0,28.<br />
W danym przypadku wartość współczynnika k ┴ Ga<br />
zawierała się w przedziale 0,31 – 0,44 i zależała<br />
od wyjściowego stężenia Ga 2<br />
O 3<br />
potwierdzając tym<br />
samym wpływ składu wyjściowego na efektywność<br />
wchodzenia jonów galu w sieć YAG, sygnalizowany<br />
w pracy [13].<br />
Rys. 11. Współczynnik segregacji jonu ziemi rzadkiej<br />
w zależności od promienia jonowego<br />
Fig. 11. Segregation co-efficient of a rare earth ion versus<br />
the ionic radius.<br />
4.3. Promień jonowy a współczynnik<br />
segregacji<br />
W przypadku epitaksji warstw YAG domieszkowanych<br />
jonami dysprozu i terbu zasadniczym utrudnieniem<br />
była nieznajomość wartości współczynnika<br />
segregacji tych jonów.<br />
Wyznaczone wyżej wartości współczynnika<br />
segregacji jonów Nd i Pr oraz przedstawione<br />
w pracy [13] wartości dla jonów Lu, Tm i Yb<br />
można powiązać z ich promieniami jonowymi,<br />
a tym samym mówiąc w swobodnym uproszczeniu<br />
z „łatwością” sytuowania się tych jonów w pozycje<br />
dodekaedryczne w sieci granatu itrowo – glinowego.<br />
Wartości współczynników segregacji jonów ziem<br />
rzadkich k RE<br />
w zależności od ich promieni jonowych<br />
przedstawiono na Rys. 11.<br />
Eksperymentalną zależność współczynników<br />
segregacji jonów ziemi rzadkich od ich promieni<br />
jonowych można przedstawić wielomianem trzeciego<br />
stopnia k RE<br />
= A + B 1<br />
r RE<br />
+ B 2<br />
(r RE<br />
) 2 + B 3<br />
(r RE<br />
) 3<br />
gdzie A = 515,82, B 1<br />
= -1356,48, B 2<br />
= 1248,49, B 3<br />
= -376,48. Przebieg dopasowanej krzywej pozwolił<br />
na określenie wartości współczynnika segregacji<br />
jonów terbu k Tb<br />
, dysprozu k Dy<br />
, których wartości nie<br />
były znane, jak również na skorygowanie wartości<br />
współczynnika segregacji jonu tulu k Tm<br />
. Te wartości<br />
współczynników segregacji przyjęto do wyliczenia<br />
składu wyjściowego (zbioru współczynników R i<br />
)<br />
przy epitaksji warstw Dy: YAG, Tb:YAG i Tm:YAG.<br />
Zgodnie z modelem przedstawionym w pracy [14]<br />
Rys. 12. Dyfraktogramy struktur Y 3-x-y<br />
Tm x<br />
Lu y<br />
Al 5-z<br />
Ga z<br />
O 12<br />
/<br />
YAG. Numery odpowiadają składom wyjściowym z rosnącym<br />
stężeniem Tm 2<br />
O 3<br />
(Rys. 13)<br />
Fig. 12. X-ray diffraction patterns of the epitaxial<br />
Y 3-x-y<br />
Tm x<br />
Lu y<br />
Al 5-z<br />
Ga z<br />
O 12<br />
/YAG structures. The numbers<br />
correspond to the melt compositions with an increasing<br />
concentration of Tm 2<br />
O 3<br />
(Fig. 13).<br />
zwiększenie koncentracji jonów Tm 3+ Dy 3+ i Tb 3+<br />
o 1 at. % w warstwie YAG powoduje w przypadku<br />
jonów Tm 3+ zmniejszenie stałej sieci Tm: YAG<br />
o ~5,2 x 10 -4 Å i prowadzi do wzrostu wartości<br />
stałej sieci warstw Dy: YAG o ok. 3 x 10 -4 Å i Tb:<br />
YAG o ~ 6,3 x 10 -4 Å. Informacja ta w powiązaniu<br />
z przyjętymi wartościami współczynników segregacji<br />
umożliwiła określenie zakresu niedopasowania<br />
stałych sieci i dzięki temu określenie składów<br />
wyjściowych, dla których można było oczekiwać<br />
monokrystalicznego wzrostu warstw RE: YAG (RE<br />
= Tm, Dy, Tb). Oczekiwania te mogły potwierdzić<br />
badania XRD.<br />
Rysunek 12 przedstawia dyfraktogramy otrzymanych<br />
epitaksjalnych struktur falowodowych<br />
Y 3-x-y<br />
Tm x<br />
Lu y<br />
Al 5-z<br />
Ga z<br />
O 12<br />
/YAG. Pik dla mniejszej<br />
MATERIAŁY <strong>ELEKTRONICZNE</strong> (Electronic Materials), T. 40, Nr 4/2012 43